Un tiristor es una familia de componentes electrónicos semiconductores que funcionan como conmutadores biestables, actuando como el equivalente electrónico de un interruptor mecánico. Su nombre proviene de la combinación de las palabras tiratrón (una válvula de vacío antigua) y transistor.
A continuación se detallan su estructura, funcionamiento y parámetros clave:
1. Estructura Física
- Capas: Está formado por cuatro capas de material semiconductor dispuestas en una estructura PNPN o NPNP.
- Uniones: Estas capas crean tres uniones internas denominadas J1, J2 y J3.
- Terminales: Posee tres conexiones principales: Ánodo (A), Cátodo (K) y Puerta (Gate, G).
2. Funcionamiento Básico
El tiristor es capaz de dejar pasar plenamente la corriente o bloquearla por completo sin niveles intermedios.
- Encendido (Disparo):
- Para que conduzca, el ánodo debe ser positivo respecto al cátodo.
- Se requiere un pulso momentáneo de corriente en la puerta (IGT). Este pulso inyecta portadores de carga que inician una acción regenerativa interna (similar a dos transistores PNP y NPN realimentados).
- Una vez que la corriente de carga alcanza un valor mínimo llamado corriente de enganche (IL), el tiristor permanece encendido aunque se retire la señal de la puerta.
- Apagado (Conmutación):
- A diferencia de un transistor normal, la puerta generalmente no puede apagar el dispositivo (excepto en tipos especiales como el GTO).
- Para apagarlo, la corriente que circula por el ánodo debe caer por debajo de un nivel crítico llamado corriente de mantenimiento (IH).
- En circuitos de corriente alterna (CA), esto ocurre de forma natural cuando la señal cruza por cero. En corriente continua (CC), se requiere interrumpir el circuito o usar métodos de conmutación forzada.
3. Parámetros Técnicos Críticos
- dv/dt (Tasa de subida de tensión): Si el voltaje entre ánodo y cátodo aumenta demasiado rápido, el tiristor puede dispararse accidentalmente debido a capacitancias parásitas internas, incluso sin señal en la puerta.
- di/dt (Tasa de subida de corriente): Un aumento brusco de la corriente al encenderse puede generar "puntos calientes" en el chip de silicio y destruirlo.
- VDRM: Es el voltaje máximo que el dispositivo puede bloquear de forma repetitiva cuando está en estado apagado.
4. Tipos Principales
- SCR (Silicon Controlled Rectifier): El tipo más común; es unidireccional (solo conduce del ánodo al cátodo).
- TRIAC: Equivalente a dos SCR en paralelo inverso; es bidireccional, ideal para controlar corriente alterna.
- GTO (Gate Turn-Off): Un tiristor especial que permite el apagado mediante un pulso negativo en la puerta, eliminando la necesidad de circuitos externos de conmutación.
- DIAC: Diodo bidireccional autodisparable que se usa comúnmente para enviar el pulso de disparo a la puerta de un TRIAC.
5. Aplicaciones Comunes
Se utilizan principalmente en la electrónica de potencia para el control de grandes cargas:
- Control de motores: Regulación de velocidad.
- Iluminación: Atenuadores de luz (dimmers).
- Sistemas HVDC: Transmisión de energía eléctrica en alta tensión.
- Protección: Como interruptores automáticos rápidos para evitar daños en componentes sensibles
